農業廢棄物(agricultural residue)，即農業廢物。是指在整個農業生產過程中被丟棄的有機類物質，通常我們所說的農業廢棄物主要指農作物秸稈和畜禽糞便。農業方面每年都產生大量的廢棄物，但其中大部分沒有得到充分利用。在開發中國家，農業領域的發展趨勢可能使用農業廢棄物作為能源更具吸引力。近年來，農業廢棄物的能源化利用越來越受到科學家乃至大眾的關注。
基本介紹
- 中文名：農業廢物
- 外文名：agricultural residue
- 實質：農業廢物
- 定義：農業生產過程中丟棄的有機類物質
概述,秸稈正在變成“寶貝”,規模適當，效率要高,推廣套用，初見端倪,詳細介紹,
概述
能源化利用技術 2009年的國家科學技術獎勵大會上，“農業廢棄物氣化燃燒能源化利用技術與裝置”榮獲2008年度國家科技進步二等獎。獲獎成果的非同尋常之處在於，它形成了適合於我國國情的農業廢棄物氣化發電系統，設備已全部實現國產化，技術處於國際先進水平，投資不到國外同類技術的2/3，運行成本也降低50%左右。近年來，農業廢棄物的能源化利用越來越受到科學家乃至大眾的關注。它在國家能源多元化戰略中占有怎樣的位置？技術上進展如何？推廣中難點何在？未來的發展之路又在何方？中科院廣州能源所有關專家對一系列問題做了解答。
秸稈正在變成“寶貝” “從‘七五’時期開始，我們已經在關注農業廢棄物能源化利用技術，至今已研究了近20年。”談起該領域的變化，中科院廣州能源所所長吳創之頗為感慨。“20年前，石油問題並不像今天這么突出，因此農業廢棄物的能源化利用鮮有人去關注。而現在，它已經成為循環經濟和節能減排領域的重要課題。”
秸稈正在變成“寶貝”
吳創之介紹，我國是農業大國，每年產生的各類秸稈等農業廢棄物約6.5億至7億噸，其中約30%還田，20%至30%作為農村生活燃料，10%至15%作為飼料或造紙等工業原料，其餘的在地里浪費。
近年來，隨著農村生活水平的提高，越來越多的農民開始使用煤炭、石油液化氣和天然氣等商品能源，以農業秸稈作為生活能源的地區越來越少，大量的秸稈在收割季節就地焚燒，產生大量濃煙和灰塵，污染大氣，成為特殊的環保難題。雖然國家和很多地方都出台了秸稈禁燒檔案，但由於各種秸稈廢棄物數量巨大，而目前可大規模有效利用的技術途徑較少，浪費和焚燒問題仍然很嚴重。
事實上，這些秸稈完全可以變成“寶貝”。和其他生物質一樣，農業秸稈也是植物通過光合作用，把太陽能固定於地球上的有機物，其化學成分與煤、石油、天然氣等化石類燃料相似，按所含能量計算，2噸秸稈相當於1噸標煤，這決定了它們具備能源化利用的潛質。
但是，由於秸稈能量密度低、種類複雜，適用於煤和石油的常規能源技術很難方便高效地用於秸稈。如何高效、低成本地利用秸稈中的能量，一直是實現農業廢棄物能源化利用的瓶頸問題。
農業廢棄物能源化利用方式多種多樣，可以壓塊成型，也可以液化利用，而發電利用是目前套用最多也最有效的方法。
傳統上，農業廢棄物發電技術主要採用直接燃燒，產生蒸氣發電的辦法。但這一辦法只有在規模大時效率才高，適於現代化大農場或大型加工廠的廢物處理，對於農業廢棄物較分散、收集運輸手段較落後的發展中農業國家則不適合。目前，國內建設的一些秸稈燃燒發電站都出現了較大的成本問題，說明大規模秸稈燃燒發電技術在我國確實有較大的局限性。但另一方面，我國農村經濟發展迅速，電力供應存在較大的缺口，開發適合我國農業特點的中小規模生物質發電技術，靈活高效地利用農業廢棄物資源，不失為一條有效的解決途徑。
“農業廢棄物氣化燃燒能源化利用技術與裝置”的研究正是著眼於中小規模的生物質發電。其推廣套用不僅為解決農村普遍存在的“秸稈焚燒”難題提供了有效途徑，更對發展農村經濟、提高農民就業創造了有利條件。
吳創之算了一筆賬：如果農民把秸稈賣去發電，1畝地1年可增收100元；每建設一個10兆瓦的項目，就可以解決200個農民的就業。
“我國還承擔著很重的節能減排任務，我們應該把農村的資源、農村的能源和農村的發展結合起來。”吳創之指出，如果一個鎮上建這樣一座10兆瓦的電廠，每年能夠減少大約6萬噸的二氧化碳，現在國際上減排1噸二氧化碳成本約為140美元，這樣算來，新的生物質發電技術如果得到推廣，將為國家省下一筆不菲的二氧化碳減排成本。
規模適當，效率要高 與傳統技術相比，新的中小型生物質氣化發電技術的優勢何在呢？
規模適當，效率要高
吳創之介紹，最大的好處在於，傳統的大型燃燒技術需要一個縣或者幾個縣的規模，而新的技術只需一個鎮的規模，運輸半徑小於10公里。這樣，農民開著自己的手扶拖拉機等小型農用車隨時都能運送，大大降低了原料運輸和儲存的成本。規模雖然小了，發電效率卻得到了提高。新技術在10兆瓦以內，可以達到傳統技術25兆瓦以上的效率。
在核心技術上，廣州能源所的專家們實現了三大突破：一是突破了農業廢棄物高效氣化技術，能夠把秸稈、穀殼、花生殼、樹枝等各種不同特點的生物質統一變成可燃氣體，使其像煤氣一樣易於利用；二是研製出了簡單可靠的燃氣淨化集成系統，能夠很好地淨化生物質燃氣中的雜質，使其達到發電設備的要求；三是突破了小規模獨立套用的發電技術，提高了發電效率。
經過近10年的研究，廣州能源所已經繪製了具有我國特色的農業廢棄物能源利用技術路線，研製出的農業廢棄物氣化發電系統具有鮮明的特點。一方面實用性和適應性強，在我國大部分地區都具有推廣的條件；另一方面又具有充分的靈活性，目前研製成功並套用的氣化發電系統最小規模為200千瓦，最大已達6000千瓦，可以根據規模的大小選用合適的發電系統，符合我國農業廢棄物比較分散的特點。此外，還具有較好的潔淨性，環保效益明顯。
迄今為止，中小規模生物質氣化發電關鍵技術、核心設備和系統集成等方面已取得了6項發明專利，3項實用新型專利，而設備已全部實現國產化，投資不到國外同類設備的三分之二，運行成本比國外低50%左右。
廣州能源所的專家們正在已有技術的基礎上開發新的技術。原來只是將生物質用來發電，而下一步他們希望用相同的核心技術，將生物質變為液體燃料，代替農村現在用的液化氣，以解決今後農村面臨的能源緊張問題。
“現在農村的能源主要有三種：一種是在落後地區仍然在燒的秸稈、柴禾，另一種是燒煤，第三種是沿海發達地區農村已經普遍使用的液化氣。其實，使用液化氣是全國的趨勢，但農村不同於城市，存在搭建管道的難題。同時，液化氣肯定會越來越少、越來越貴。未來怎么辦？我們完全可以把秸稈變成液化氣的替代品，去滿足農村高層次的能源需求。而這也是國家‘十一五’863計畫正在攻克的一個難題。”吳創之說。
推廣套用，初見端倪 在國家863項目支持下，利用生物質氣化發電技術在江蘇興化建成裝機容量為5兆瓦的示範電站，該電站示範運行中每天可發電8萬多千瓦時，年發電可達2500多萬千瓦時，最高發電效率達到27.8%左右，是目前亞洲最大的生物質氣化發電廠，也是國際上第一個可以實現商業運行的中型生物質氣化聯合循環電廠，性價比處於國際領先水平。運行結果表明，生物質發電的上網成本約為0.55元/千瓦時，而按我國已頒布的生物質發電補貼辦法，江蘇生物質能電價最高可達0.75元/千瓦時，具有明顯的社會經濟效益。
推廣套用，初見端倪
為了提高生物質氣化發電站的成套性和實用性，專家們在進行套用示範的同時，又開發了從400千瓦到10兆瓦的不同規格的氣化發電裝置。自2001年以來，已簽訂生物質氣化發電項目27個，總裝機容量40多兆瓦，累計銷售設備契約額近1.65億元，每年新增發電量近1億千瓦時。
在我國農村，這一新技術的推廣已經取得了顯著效益，在國內先後建成中小型生物質氣化發電站22座，為農村提供1000多人的就業崗位；先後利用廢料共30多萬噸，相當於節約標煤約15萬噸，避免了大量的焚燒污染，與燃煤電站相比，減排二氧化碳約35萬噸、二氧化硫約5000噸，節能減排效果明顯。
雖然長期的實踐已經證明了新技術的良好效益，但推廣難的問題也越來越清晰地顯現出來。
“最開始我們在農村缺電的地方推廣這項技術，套用於木材廠、碾米廠等鄉鎮企業，由於電比較貴，供應又很不穩定，這些企業可以用我們的設備自己發電自己用。秸稈焚燒難題凸現出來以後，我們開始瞄準農業秸稈豐富的地方，如湖北、江蘇等盛產棉花(13520,55.00,0.41%)、水稻的省份進行推廣。但目前看來，推廣還是比較困難，問題主要存在於三個方面。”吳創之說。
問題之一在於生物質發電相對於水電和煤電來說貴了很多。生物質發電規模小，比較分散，效率偏低，為此，國家進行了每千瓦時電0.25元的補貼。但各種成本算在一起，電價仍然比較高，難以保證企業盈利，因而對投資者缺乏足夠的吸引力。
問題之二在於原料供應沒有保障。農民提供的原料是有季節性的，某幾個月有，某幾個月又沒有。同時，農民願意賣就賣，不願意賣也沒有辦法。由於對原料的市場控制能力差，電廠的運行時間無法保障。如果一個電廠年發電6000小時才能盈利，那么只發電4000小時肯定虧本。
問題之三在於新技術是適合於分散利用的，而現在分散利用的技術還不多，因而還沒有明確的政策支持。生物質能與風能等新能源不同，並不是越大越好。現有政策補貼明確要求12兆瓦以上的電站，而新技術適合10兆瓦以下的，國家補貼沒有明確規定，因而目前的小型發電項目大部分上網困難。
如何使這項利國利民的農業廢棄物能源化利用技術真正惠及千家萬戶？吳創之認為，這需要多策並舉：一方面，要儘快探索出有利於農業秸稈收集和管理的模式；另一方面，要發展更多適於分散利用的農業廢棄物發電技術。同時，應儘快出台相關政策，支持農村分散利用生物質，而不僅僅是大規模的工業化利用。
“過去農業廢棄物氣化發電領域90%都是我們在做，量雖小，卻是一個很好的開端。今天，越來越多的研究者和企業已經開始關注這一領域，相信在國家的支持下，它將獲得快速發展，為國家節能減排和農村發展做出應有貢獻。”吳創之滿懷信心地說。
詳細介紹
農業廢棄物，不是廢物
農業是一個國家的根基，也是最古老的經濟話題。農業廢棄物如果要得到充分利用，並同時帶來社會和個體的雙重效應，就不妨換一種思路，裡面機會無限。
一斤茭白就會產生1.5斤茭白葉，崇明堡鎮和青浦練塘在茭白的採收季節，成千上萬捆新鮮的茭白葉總量竟達7.5萬噸。扔到河裡？污染水質；隨意焚燒？污染空氣。而在青浦區練塘鎮低洼田種植茭白的農戶會告訴你，他們的茭白葉在曬乾後統一被一家工藝品製造公司回收，原本再平凡不過的葉子經過工人的巧手編結，並輔以竹子、線繩等裝飾品，搖身一變，竟成了出口日本、韓國的精美藝術品，你若要問價格，一件折合人民幣就要五六十元！
這類工藝品在日韓等地主要用作新年裡的吉祥飾物和“鬼節”時的祭祀用品，加上多為一次性使用，所以市場需求很大，生產茭白葉工藝品的公司淨利潤可以達到每年800萬元－1000萬元。農業廢棄物決不只包括水生蔬菜的廢棄枝葉，秸稈、玉米芯、畜禽糞便、瓜果的藤蔓、黃葉菜等等都是人們眼中當仁不讓的“垃圾”。而茭白葉的例子告訴我們，許多農業廢棄物只是叫錯了名字，待錯了地方。
上海農業廢棄物利用行業協會王麟祥表示，上海的農業廢棄物利用雖然已經取得了不少成果，但在不少看似“無懈可擊”的領域裡，仍然隱藏著不少亟待挖掘的商機。
換一個地方，廢棄物就成寶貝
一想到秸稈，你頭腦里首先反映出的是什麼？多半可能就是可用作燃料，但隨著人們環保意識的增強和有關部門的監管，上海地區已經完全杜絕了這種行為的發生。那秸稈還可以如何實現“華麗轉身”呢？其實，農作物光合作用的產物有一半以上存在於秸稈中，其富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機質，是一種很有價值的生物資源。據有關專家介紹，目前上海每年總量250萬噸的秸稈里，70%打碎後翻耕進泥土裡作為肥料，其餘30%經過石灰浸泡和發酵後用作食用菌如蘑菇、草菇等的培養基質，總體上實現了100%的利用，但利用思路較為單一，就是挖掘其中的有機營養成分。
在上海，西瓜、甜瓜和一些黃瓜、西紅柿的藤蔓說多不多，每年也就15萬噸左右，但其中的絕大多數沒有得到利用，而這些藤蔓偏偏腐爛得又慢，如果誰偷懶把藤蔓往河道一倒，絕對會污染水質。最近浦東新區有關部門想出了一個新點子並正在試驗中，將藤蔓進行粉碎並拌以畜禽糞便，可能就是很不錯的有機肥。
蔬菜棚廣泛使用的塑膠薄膜也能再利用？沒錯!只是在現階段，它並沒有用在正道上。先賣個關子，如果你有到菜市場裡買魚的經驗，就一定記得裝魚的袋子是黑色的，還很厚實，其實它的前身就是廢棄的塑膠薄膜。由於這種袋子本身有異味，所以活魚可能就會被折騰得奄奄一息，而其顏色和厚度又給了攤主短斤缺兩和偷梁換柱的機會，而消費者就容易吃啞巴虧。據專業人士估計，上海的塑膠薄膜量必定不小，但還沒有正規軍出來搶奪商機。
畜禽糞便能有什麼用？誰都知道可以當作肥料，但目前在上海，總共400萬噸的乾濕畜禽糞便，只有25%得到了行業協會可監控的有效利用，即經過工廠加工後製成商品有機肥，而其餘四分之三要么被非正規工廠搶占，其工藝技術十分粗糙，要么由於牧場遠離有機肥加工工廠而被農民隨意丟棄在河道里，致使河水發黑髮臭，如寶山只有一個有機肥料處理中心在顧村鎮，“遠開八隻腳”的羅店鎮畜禽糞便就脫離了這家工廠的處理範圍。這就是上海農業廢棄物的利用現狀，善於抓住機會的人會發現，無論是哪種廢棄物的前景，都在從粗放轉向集約的道路上有利可圖。
換一個角度，創意空間即刻拓寬
為什麼茭白葉可以製成工藝品？因為開發者已經不用看農作物的眼光去看待它了，這樣，創意和研發的思路才能徹底打開。
既然用薄膜製作劣質塑膠袋的小作坊必然會隨著上海限塑令的推廣和市民環保意識的增強而失去市場，那為上海大量的塑膠薄膜找到一個好歸宿就顯得非常重要。在化工物料的回收利用上，原料的細分非常重要。塑膠薄膜也有分地膜和棚膜，兩者的材質和套用範圍並不一樣。地膜主要為PE膜，棚模則有PE、PE/EVA、PVC膜，PVC膜在燃燒時會有有毒的氯氣產生。在日本，一部分廢塑膠被利用的就是它的熱能，在用重力分離法去除PVC之後，廢塑膠可用於高爐煉鐵，而分離出的PVC經過脫氯處理後還可用作高爐還原劑。值得一提的是，用廢塑膠煉鐵產生的二氧化碳量比用焦炭少，能源利用率高。
秸稈除了當作肥料之外還有什麼妙用嗎？美國有24個農業州，每年有大量秸稈需要處理，有的地方就把秸稈當作建築材料，將整捆的秸稈高強度擠壓後填充進新房的牆壁；另據一些媒體報導，德國一項獲得國際專利的技術把複合性工農業廢棄物和再生物料混合，經特別處理製造出輕質高效節能的建築材料，保溫效能高、耐火性能和隔音性能強；而在我國，每年生產黏土磚需要消耗7000多萬噸標準煤，而且使用傳統磚料建築的空調能耗也要大幅度增加，所以用秸稈替代黏土磚無疑是環保節能的好方法。此外，秸稈還可以製造人造絲和人造棉、糠醛、飴糖和酒類。而根據去年中國科學技術大學可再生潔淨能源實驗室的研究成果，秸稈還可以用來製取生物油，產油率達50%以上，價格則僅有柴油和重油的43.2%和63.1%。
魚鱗、魚頭、魚骨、魚內臟，這些水產品的廢棄物在不少人看來既不能食，則棄之。但在日本，某一加工廠利用生產罐頭廢棄的魚頭等水產品的廢棄物，將其洗淨搗碎成糜漿，經過濾、滅菌後得到原液，與馬鈴薯澱粉、雞肉、麵包粉、蔥香辛料等混合加溫，加工成海鮮調味品，不僅味濃，而且營養豐富。在國內，據媒體報導，研發使得原本無用的魚鱗可以生產出膠原蛋白、明膠、動物飼料等高附加值產品，這樣1噸魚鱗就可帶來近2.5萬元的效益，膠原蛋白可用作化妝品原料，明膠可用作工業添加劑，即使是邊角料磷酸氫鈣和雜蛋白，也可以當作飼料，真正可做到物盡其用。
換一個想法，公益贏利兩不誤
從表面看，我們缺乏的似乎是想法和技術，但從更深層來說，不少企業對農業廢棄物領域的陌生導致這方面的研發資金投入有限。上海農技推廣服務中心的相關人士表示，如今農技部門、相關行業協會做到的只是集合力量，使廢棄物得到妥善處理，不造成污染，如推進有機肥料加工處理中心的建設等。但他們的工作有一些與最新的科研單位研究成果以及產業化建設無法及時掛鈎。農技推廣服務中心主任助理劉家龍表示，不少在農業廢棄物上提取的物質或者獲得的創意說不定通過其他途徑能夠更快更純更廉價地獲得，以盈利為目標的企業就可能不願付出這類研發成本。但一些國家的例子就可以打破魚和熊掌不可兼得的說法。日本的德山曹達公司既生產PVC又生產水泥，其將除去PVC的廢塑膠粉碎至25mm以下的粒度，不作造粒處理，直接用於水泥窯取代煤粉用燃料，處理能力已達到萬噸以上，而含PVC的廢塑膠分解脫氯後也用作水泥燒制燃料的系統，脫氯產生的HCl再次用於PVC的製造。製造公司利用自己已有的產業鏈配合廢棄物的特性，不用支付很多額外成本，但同時創造了經濟效益和社會效益，何樂而不為？
上海有沒有嘗試過將秸稈、稻草作為造房的原料？農業廢棄物利用行業協會相關人士給出了肯定的答覆。但為何沒有做大？專業人士表示，一方面做這種生物原料磚需要的秸稈和稻草量很大，無疑抬高了原料的運輸成本，另一方面這種建材較適合中小型房屋如別墅，但上海目前對大型房屋的需求顯然大於別墅。在成本高且市場需求不大的情況下，這種新型建材乏人問津也就不足為怪了。但如果反過來看，這種技術在市民中的知曉率其實很低，如果可以通過規模化運作壓低運輸的單位成本，同時在終端市場做足行銷和推廣工作，秸稈房屋環保節能的特色其實很符合上海市民的期待，而上海郊區的逐步向外輻射也提示著秸稈房屋在這塊區域的潛在市場。
換一種包裝，品牌效應事半功倍
目前上海有46家正規工廠對畜禽糞便進行處理髮酵，散布在市郊如南匯、奉賢等地區，東部多於西部，在分布不合理的情況下，隨意丟棄和非正規處理就會出現，導致全市400萬噸的畜禽糞便中大部分沒有被製成生物有機肥出售。
生物有機肥和化肥的區別在哪裡？劉家龍打了個比方，如果生物有機肥相當於中國傳統中藥，化肥則相當於西藥，前者含各種農作物所需營養物質和有機質，並能像中藥調理全身那樣改善土壤結構，而化肥中的氮、磷、鉀等元素會依據作物所需量進行配比，所以見效快。可見，兩者各有千秋，而有機肥的使用更能維護土壤的可持續發展。但由於見效快慢和價格因素，多數農戶仍然堅持選擇化肥，以至於一包400元的生物有機肥需要政府補貼250元，一些區縣如青浦還會根據具體情況再加以補貼。那么生物有機肥的製造行業如何才能脫離補貼，真正走向市場並且盈利呢？
在日本的米山町有3.6萬頭牲畜，是日本著名的豬肉和牛肉產地，出產的大米也很有名。過去這裡的牲畜糞便處理是個難題。當地農協和政府認識到，利用牲畜糞便和稻殼生產有機肥，不但可以解決污染問題，而且可以增加土地肥力，生產有機大米，增加農民收入。米山町農業資源循環設施主要是運用工廠化快速堆肥發酵技術，把豬、牛、雞的糞便與稻殼混合後，製成高效無害有機肥；並對牲畜尿液進行無害化處理。米山町的“處理站”建好後，當地的化肥使用量越來越少，農業循環經濟取得了多贏的局面。此外，根據日本有關法律，從2004年11月起，家畜排泄物禁止露天堆放。而日本的《食品循環法》也規定，到2006年排放含有生鮮有機物質垃圾的單位要減排20%，同時對排放的垃圾有義務進行循環利用。有了法律的約束，畜禽糞便的處理設施就有了需求。這樣的處理中心每天的收入可以保證其運營。其實說到底，這就是一種循環的生態農業模式，而目前在上海松江等地的一些農田，也在試驗著一種名為種養結合的農業模式。與此頗為雷同，歸結下來就是“一片糧田+一個簡易豬場”的模式，使用農家肥來灌溉，但其中也有一些值得商榷的地方。首先，有著三五畝地的農民犯不著為了循環經濟模式而採用種養結合，而這部分人群占大多數；其次，如果沒有專業的設備和一整套的流程，很可能導致生物有機肥的質量參差不齊，如仍有異味，或者有效成分含量低，重金屬等有害成分沒有條件去除，這對生物有機肥商品樹立在農民心目中的可靠形象並無好處。而如果把標準集約化生產加現代思路包裝的策略搬到有機肥料產業上，商機和環境保護就能完美組合。
眼下，消費者對於生物有機肥灌溉的蔬菜瓜果的青睞程度與日俱增，但市場的良莠不齊使他們根本無法辨別哪些是有機肥澆灌的產品，而農民也沒有完全意識到有機肥的價值，所以這部分潛在需求尚未完全釋放出來。而記者近日從本市工商部門了解到，今年的工作目標是要立足在各區縣發展的趨勢和特點上，積極推動區域的重點行業、支柱產業和特色領域的商標發展。如在南匯區，工商部門就大力推進商標興農，鼓勵實施品牌戰略來加大產品的知名度和競爭力。而作為農業重要一環的肥料產業，在最近一次的著名商標認定中卻顆粒無收，可見作為消費者的農民對這類產品就不可能有整體上的認同。如一旦生物有機肥商品能在生產中建立起行業標準，如最大程度去除臭味，提高有效成分含量並給予單位土地上作物的灌溉量的說明，而在銷售部分則以品牌形式加以宣傳推廣，則很可能在短時間建立起在農民心目中的品牌信任，再通過規模效應降低成本。同理可得，一些蔬菜基地也可通過這樣的模式快速成長起來，培養出一批有公信力的有機蔬菜品牌，把市場潛力充分挖掘出來。
而由於市場規律的利益最大化原則，上海目前畜禽糞便處理工廠分布不合理的情況也就很有可能由於新資金自覺的湧入而得以緩解。而從這個層面來看，種養結合只不過是為達到循環生態農業而刻意進行的嘗試，如果在有機肥料和有機蔬菜真正實現產品標準化而有利可圖時，市場將自覺形成最經濟的樣態，即循環農業。
